(57)【要約】【課題】  追加部品や配線が不要で、外部雑音などの影響を受けにくい、定在波検出手段を備えた距離測定装置を提供する。【解決手段】  発振源を備えた送信源から出力された電磁波を送受信手段に伝送して送受信手段から測定対象に向けて送信し、測定対象に反射して送受信手段から入射した反射波と、送信源から出力される電磁波によって、送信源と前記測定対象との間に形成される定在波の振幅を定在波検出回路で検出し、定在波の振幅と送信源の周波数から、測定対象までの距離を算出する距離測定装置であって、送信源と、送信源から送受信手段に電磁波を伝送する伝送線路と、伝送線路に結合する結合回路と検波器を備えた検波器回路とからなる定在波検出回路とを、誘電体基板上に配置し、少なくとも伝送線路、結合回路及び検波器回路は、ストリップラインで構成する。【選択図】  図１
0003118632.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
発振源を備えた送信源から出力された電磁波を送受信手段に伝送して該送受信手段から測定対象に向けて送信し、前記測定対象に反射して前記送受信手段から入射した反射波と、前記送信源から出力される電磁波によって、前記送信源と前記測定対象との間に形成される定在波の振幅を定在波検出回路で検出し、前記定在波の振幅と前記送信源の周波数から、前記測定対象までの距離を算出する距離測定装置おいて、
前記送信源と、該送信源から前記送受信手段に前記電磁波を伝送する伝送線路と、該伝送線路に結合する結合回路と検波器を備えた検波器回路とからなる定在波検出回路とを、誘電体基板上に配置し、少なくとも前記伝送線路、前記結合回路及び前記検波器回路は、ストリップラインで構成することを特徴とする距離測定装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は距離測定装置に関し、特に、送信源と測定対象との間に形成される定在波を用いて測定対象までの距離を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来提案されている定在波を用いた距離測定装置を図４に示す。図４に示す距離測定装置１では、発振周波数を制御する周波数制御部２１と発振源２２からなる送信源２３から出力された電磁波は、アンテナ等の送信手段２４から、空中（伝送媒体中）に放出される。送信手段２４から放出された電磁波は、測定対象２で反射し、距離測定装置方向に反射波が形成される。ここで、送信手段２４から連続して電磁波を出力すると、進行波（送信源から出力された電磁波）と反射波が干渉して、送信手段２４と測定対象２との間に定在波１０３が形成される。この定在波の振幅を定在波検出手段２５ａで検出し、周波数制御部２１の発振周波数情報と共に信号処理器２６に入力し、演算することで、距離測定装置１の送信手段２４と測定対象２との間の距離を算出することができる。
【０００３】
定在波検出手段２５ａは、送信手段２４と測定対象２との間の空間に配置されたプローブなど空間電磁波との結合器と、この結合器に接続して電磁波を検波するＳＢＤ等からなる検波器で構成されている（特許文献１）。
【０００４】
また、別の距離測定装置を図５に示す。図４に示す距離測定装置と異なり、測定対象２で反射した電磁波は、送受信手段２４ａを通り、送信源２３と送受信手段２４ａを結ぶ伝送線路に入射している。その結果、伝送線路にも定在波１０３が形成される。図５に示す測距装置では、定在波検出手段２５ｂが、送信源２３と送受信手段２４ａの間の伝送線路に設置されている。
【０００５】
また定在波検出手段として、伝送線路との結合器と検波器をそれぞれ３個備え、定在波検出手段からの３個の信号と周波数制御部からの周波数情報を演算し、零メートルまでの距離計測を可能とした距離測定装置も提案されている。（非特許文献１、第６図）
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５７６５６号公報  （第１３頁、第１図）
【非特許文献１】上保徹志外、２名、「IEICE TRANSACTION ON COMMUNICATIONS」VOL.E88-B NO.6 JUNE 2005  （第２６０９頁、第１図および第２６１２頁、第６図）
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
図４のような従来方法では、送信手段２４と測定対象２との間に、定在波検出手段２５ａを固定する必要がある。例えば、平面上に距離測定装置と測定対象が設置できるような実験レベルでは、定在波検出手段２5ａを距離測定装置1と測定対象2間の平面上に設置し、信号処理器２６へ配線することも可能であった。しかし実用上は、距離測定装置１を移動体上に設置する場合や、送信手段１と測定対象２との間の空間に、定在波検出手段２５ａを固定する手段がない場合がある。このような場合は、距離測定装置１本体にアームなどを取り付けて定在波検出手段２５ａを固定し、定在波検出手段２５ａから信号処理器２６へ信号を伝送する配線を設置する必要があった。
【０００８】
しかし、アームなどの追加部品はコストの上昇を招いてしまうため、使用しないのが好ましい。また長い配線は、外部からの雑音を受ける原因にもなってしまう。更にまた、この種の距離測定装置に用いる電磁波の周波数は、２４ＧＨｚ帯など高い周波数のため、アームなどが存在することによって検波結果のバラツキが大きくなってしまう場合がある。
【０００９】
そのため、図５のような送信源２３と送受信手段２４ａの間の伝送線路に、定在波検出手段２５ｂを設置する構成の方が好ましい。しかしながら、その定在波検出手段２５ｂの具体的な構造は、非特許文献１には開示されていなかった。
【００１０】
本考案は、追加部品や配線が不要で、外部雑音などの影響を受けにくい、定在波検出手段を備えた距離測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、発振源を備えた送信源から出力された電磁波を送受信手段に伝送して該送受信手段から測定対象に向けて送信し、前記測定対象に反射して前記送受信手段から入射した反射波と、前記送信源から出力される電磁波によって、前記送信源と前記測定対象との間に形成される定在波の振幅を定在波検出回路で検出し、前記定在波の振幅と前記送信源の周波数から、前記測定対象までの距離を算出する距離測定装置おいて、前記送信源と、該送信源から前記送受信手段に前記電磁波を伝送する伝送線路と、該伝送線路に結合する結合回路と検波器を備えた検波器回路とからなる定在波検出回路とを、誘電体基板上に配置し、少なくとも前記伝送線路、前記結合回路及び前記検波器回路は、ストリップラインで構成することを特徴とするものである。
【考案の効果】
【００１２】
本考案の定在波検出手段は、送信源と、この送信源から送受信手段に電磁波を伝送する伝送線路と、伝送線路に結合する結合回路と検波器とからなる定在波検出回路を、誘電体基板上に配置し、少なくとも伝送線路と結合回路をストリップラインで形成するため、非常に小型で、量産性良く形成することが可能となる。
【００１３】
また本考案の距離測定装置は、定在波検出手段を固定するための追加部品や配線が不要で、外部雑音の影響も受けにくい。また、定在波検出手段は、非常に小型化できるため、検出結果のバラツキを生じさせない位置に容易に配置することができるので、特性バラツキの少ない距離測定装置の提供が可能となる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
本考案の距離測定装置は、図５に示す構成と基本的には同一となる。即ち、距離測定装置１は、発振周波数を制御する周波数制御部２１と発振源２２からなる送信源２３から出力された電磁波を、アンテナ等の送受信手段２４ａに伝送し、空中（伝送媒体中）に放出する。送受信手段２４ａから放出された電磁波は、測定対象物２で反射する。ここで、送受信手段２４ａから連続して電磁波を出力すると、この進行波と反射波が干渉して、送信源２３と測定対象２との間に定在波が形成する。送信源２３と送信手段２４ｂの間の伝送線路に形成する定在波の振幅を定在波検出手段２５ｂで検出し、周波数制御部２１の発振周波数情報とから信号処理器２６で演算を行うことで、距離測定装置１の送信源２３と測定対象２との間の距離を算出する構成となっている。ここで本考案では、送信源２３と、送信源２３から送受信手段２４ａに電磁波を伝送する伝送線路と、この伝送線路に結合する結合回路と検波器とからなる定在波検出回路２５ｂとが、誘電体基板上に形成され、伝送線路及び結合回路が、ストリップラインで形成されている。以下、その具体的な構造について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本考案の実施例１の定在波検出回路を中心としたストリップラインのパターン図である。図５に示す送信源２３と送受信手段２４ａの間の伝送線路と、伝送線路が形成されている誘電体基板上に形成された定在波検出手段２６bに相当する部分を示している。図１において、１１は空中線結合部、１２は増幅器、１３はＴ分岐回路、１４は検波器回路、１５はＳＢＤ、１７は伝送線路である。
【００１６】
増幅器１２は送信源２３に接続しており、発振源で出力された電磁波を必要なレベルまで増幅し、送信源２３に接続された送受信手段２２等の負荷の影響を低減するバッファーとしても機能している。増幅器１２は信号入力部、ＦＥＴなどの増幅素子、信号出力部および増幅素子バイアス部からなる通常の構成となっている。なお増幅器１２は、送信源２１の一部を構成するものである。
【００１７】
増幅器１２で増幅された電磁波は、直流阻止回路を通り伝送線路１７を伝達する。伝送線路１７には、Ｔ分岐回路１３（結合回路）が接続している。このＴ分岐回路１３は、定在波を検出する検波器を備えた検波器回路１４に接続されている。検波器はＳＢＤ１５からなり、検波器回路１４はＳＢＤ１５のバイアス用の抵抗や雑音除去用のコンデンサ、高周波チョークおよびＳＢＤ出力信号取り出し用端子等が形成されている。検波器回路１４は、周知の回路構成である。
【００１８】
空中線結合部１１はストリップライン（伝送線路１７）から導波管への変換器である。伝送線路１７が形成された誘電体基板の表面に短絡面を形成する矩形導波管（図示せず）を、誘電体基板の裏面にホーンアンテナなどの送受信手段が接続した矩形導波管（図示せず）を、それぞれ接続することで、矩形導波管内にストリップラインアンテナ（伝送線路１７の先端部）が突き出たストリップライン−矩形導波管変換器となる。この変換器により、伝送線路１７を伝送してきた電磁波は、ストリップラインから矩形導波管へ伝送モードが変換され、ホーンアンテナなどの送受信手段へ伝送され、空中に放射される。
【００１９】
空中に放射された電磁波は、測定対象２で反射し、距離測定装置１方向へ向かって反射波が形成される（図５参照）。送受信手段２２から入射した反射波は、空中線結合部１１、伝送線路１７を通り増幅器１２に到達する。前述のとおり、増幅器１２はバッファーとして機能するため、反射波による発振源の周波数変動、出力電力変動等の動作に与える影響は少ない。
【００２０】
送信源２３から連続的に放射されている電磁波と反射波により、増幅器１２から測定対象２の間に定在波が形成される。本考案では伝送線路１７上に形成された定在波の振幅を、伝送線路１７に接続するＴ分岐回路１３、検波器回路１４、ＳＢＤ１５で検出する。本実施例では、送受信手段２４ａから出力される電磁波を低下させず、かつ定在波の十分な検波出力が得られるようにするため、伝送線路１７とＳＢＤ１５との結合度が―６ｄB〜―８ｄBとなるようにＴ分岐回路１３及び検波器回路１４を形成している。
【００２１】
定在波検出手段２５ｂで検出される定在波信号（定在波の振幅）は、ＳＢＤ出力信号取り出し用端子から信号処理器２６に送られ、発振源の周波数を制御する周波数制御部２４からの情報と共に信号処理され、測定対象２までの距離が算出される。距離の算出方法は、周知の方法である。
【００２２】
このように本考案では、送信源と、この送信源から送受信手段に電磁波を伝送する伝送線路と、伝送線路に結合する結合回路と検波器とからなる定在波検出回路を、誘電体基板上に配置し、伝送線路と結合回路をストリップラインで形成することで、非常に小型で、量産性良く形成することが可能となる。このような構造の定在波検出手段を備えた距離測定装置は、定在波検出手段を固定するための追加部品や配線が不要で、外部雑音の影響も受けにくい。また、定在波検出手段をその周辺の物体の位置関係に影響されない位置に配置することができるので、特性バラツキの少ない距離測定装置の提供が可能となる。
【実施例２】
【００２３】
図２は本考案の実施例２の定在波検出回路を中心としたストリップラインのパターン図である。図２において、１６は空間結合回路であり、ＳＢＤ１５と伝送線路１７との間の結合を空間結合で実現している。その他、図１と共通する部分は同じ番号を付与し、各部の機能、構成は図１の場合と同様である。
【００２４】
本実施例では、送受信手段２４ａから出力される電磁波を低下させず、かつ定在波の十分な検波出力が得られるよう、伝送線路１７と検波器であるＳＢＤ１５との結合度が―１５ｄB程度となるように空間結合回路１６を形成し、ＳＢＤ１５には外部からバイアス電流を供給し検波感度を上げている。
【実施例３】
【００２５】
図３は本考案の実施例３の定在波検出回路を中心としたストリップラインのパターン図である。図１で説明した定在波検出手段の伝送線１７との結合部を３個備えた構造としている。図１および図２と共通する部分は同じ番号を付与している。
【００２６】
３個のＴ分岐回路１３の間隔は、使用周波数帯（中心周波数）の波長λgの４分の１の整数倍（Ｎ×λg／４、Ｎは整数）とするのが望ましい。本実施例ではＳＢＤ１５と伝送線路１７がＴ分岐回路１３で結合する構成としているが、もちろん実施例２のようにＳＢＤ１５と伝送線路１７が空間結合回路１６を用いて結合する構成としてもよい。
【００２７】
ＳＢＤ１５から出力される３つの定在波信号は、信号処理器２６にそれぞれ送られ、周波数制御信号と共に処理され 、測定対象２との距離が算出される。このように位相差のある検波信号を処理することにより、極近傍の距離測定が可能となる。この場合の距離測定方法も周知の方法である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本考案に係る第１の実施例の説明図である。
【図２】本考案に係る第２の実施例の説明図である。
【図３】本考案に係る第３の実施例の説明図である。
【図４】従来の距離測定装置である。
【図５】従来の別の距離測定装置である。
【符号の説明】
【００２９】
１：距離測定装置、２：測定対象、１１：空中線結合部、１２：増幅器、
１３：Ｔ分岐回路、１４：検波器回路、１５：ＳＢＤ、１６：空間結合回路、
１７：伝送線路、２１：周波数制御部、２２：発振源、２３：送信源、
２４、２４ａ：送信手段、２５ａ、２５ｂ：定在波検出手段、２６：信号処理器、
１０３：定在波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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